兩個大型接地網相臨的影響分析

徐 華，劉 黎，李思南

（浙江省電力試驗研究院，杭州 310014）

現在的燃煤發電廠大都先有一期項目，然后接著二期項目，甚至還有三期項目等，相應的接地網也就有一期、二期甚至三期。此類接地網都屬于大型接地網，相互之間存在著一定的影響。當前關于單一接地網的理論計算和實測方面的論文已很多，但對兩個大型接地網之間的相互影響卻鮮有分析，以下利用CDEGS軟件的MALZ不等電位模塊從理論上對此進行分析。

1 均勻土壤下接地網的接地阻抗計算

1.1 均勻土壤下兩個面積相近的接地網的接地阻抗模值計算分析

兩個相臨接地網都由水平導體組成，主網面積300 m×300 m，網孔數20×20個，在主接地網的中心有接地引下線，長度0.8 m，主網有一相臨接地網，面積300 m×300 m，網孔數20×20個。水平導體等效直徑0.02 m，接地引下線等效直徑0.04 m。不同土壤電阻率下，單個接地網（主接地網）接地阻抗模值見圖1中的曲線1，兩個相臨接地網相臨導體間距離變化（1 m和10 m）時，主接地網的接地阻抗模值見圖1中的曲線2（距離1 m）和 3（距離 10 m）。

從圖1可以看出，兩個面積相近的接地網在均勻土壤模型下，相臨接地網對主接地網的接地阻抗模值有一定的影響。因為相臨接地網改善了主接地網的散流，但隨著兩個接地網相臨導體的距離增大，影響逐步減弱；當相臨導體距離1 m時，相臨接地網使主接地網的接地阻抗模值減少10.36%；當距離增加到10 m時，相臨接地網使主接地網的接地阻抗模值減少6.1%。從圖1還可看出，土壤電阻率增大，相臨接地網對主接地網的接地阻抗模值的影響增大，但是當土壤電阻率增大到一定程度時，相臨接地網對主接地網的接地阻抗模值的影響趨于飽和。因為土壤電阻率低時，主接地網散流自身相對較容易，相臨接地網對于改善主接地網散流的作用有限；土壤電阻率較大時，主接地網自身散流困難，相臨接地網有利于主接地網的散流。

圖1 不同條件下主接地網的接地阻抗之一

1.2 均勻土壤下兩個面積不等的接地網接地阻抗模值計算分析

主網面積100 m×100 m，網孔10×10個，相鄰接地網的面積及相臨導體間距離變化時主接地網的接地阻抗模值見圖2。圖2中的曲線1代表僅有主接地網時的接地阻抗模值；相臨接地網面積為200 m×200 m，網孔20×20個，曲線2和3分別代表兩個接地網相鄰導體間距1 m和10 m時主接地網的接地阻抗模值；相臨接地網面積為300 m×300 m，網孔20×20個，曲線4和5分別代表兩個接地網相鄰導體間距1 m和10 m時主接地網的接地阻抗模值；相臨接地網面積為500 m×500 m，網孔20×20個，曲線6，7和 8分別代表兩個接地網相鄰導體間距1 m，10 m和20 m時主接地網的接地阻抗模值。

圖2 不同條件下主接地網的接地阻抗之二

從圖2可看出，在均勻土壤下，主接地網面積一定且兩個相臨接地網間距一定時，相臨接地網面積越大，對主接地網接地阻抗模值的影響越大；當相臨接地網的面積是主接地網的25倍時，兩個接地網相臨導體間距10 m時，相臨接地網使主接地網接地阻抗模值減小為11.7%；間距增加到20 m時，相臨接地網使主接地網接地阻抗模值減小8.32%。

另外通過計算還得出，均勻土壤下主接地網面積大于相臨接地網面積時，相臨接地網對主接地網的接地阻抗模值影響較小，當兩個接地網相臨導體間距在5 m時，相臨接地網使主接地網接地阻抗模值減小一般不超過10%。

2 雙層土壤下接地網的接地阻抗模值計算

主網面積200 m×200 m，網孔數20×20個，相臨接地網面積200 m×200 m，網孔數20×20個。土壤模型是雙層的，上層土壤厚度10 m，下層土壤電阻率固定2 000 Ω·m，在不同反射系數下單個接地網的接地阻抗模值如表1，兩個相臨接地網相臨導體間距變化（距離分別為1 m，10 m和20 m）時主接地網的接地阻抗模值如表2。

表1 不同反射系數下單個接地網的接地阻抗模值

表2 兩個接地網相臨導體間距變化時主接地網接地阻抗模值 Ω

從表1-2可看出，在雙層土壤下，反射系數大于零時，隨意改變土壤反射系數，兩個面積相近的相臨接地網都會使主接地網的接地阻抗模值在一定程度上減少，隨著兩個接地網相臨導體的距離增大，影響逐步減弱。當兩個接地網的相臨導體間距10 m時，在反射系數0.8時，相臨接地網使主接地網的接地阻抗模值減少最多，達到11.89%；當兩個相臨接地網的相臨導體間距達到20 m時，相臨接地網對主接地網接地阻抗模值的影響不超過10%。另外通過計算還可以得出，在雙層土壤下，反射系數小于零，隨意改變土壤反射系數，相臨接地網對主接地網的接地阻抗模值影響比較小，當相臨導體間距在5 m時，相臨接地網使主接地網接地阻抗模值減小一般不超過10%。

對于上面的兩個接地網，上下層土壤的電阻率分別是300 Ω·m和1 000 Ω·m，改變上層土壤的厚度，單個接地網的接地阻抗模值如表3，兩個相臨接地網相臨導體間距變化（距離分別為1 m和10 m）時主接地網的接地阻抗模值如表4。

表3 上層土壤厚度不同時單個接地網的接地阻抗模值

表4 兩個接地網相臨導體間距變化時主接地網接地阻抗模值 Ω

從表3-4可看出，雙層土壤下反射系數一定時，隨意改變上層土壤的厚度，兩個面積相近的相臨接地網都會使主接地網的接地阻抗模值在一定程度上減少，隨著兩個接地網相臨導體的距離增大，影響逐步減弱；當兩個相臨接地網的相臨導體間距達到10 m時，相臨接地網對主接地網接地阻抗模值的影響不超過10%。

3 不同土壤模型下接地網其它參數的計算

主網面積200 m×200 m，網孔20×20個，相臨接地網面積200 m×200 m，網孔20×20個。在主接地網中心的接地引下線上注入1 A電流。均勻土壤的電阻率500 Ω·m，兩個相臨接地網相臨導體間距10 m。圖3給出了均勻土壤下接地網上方的地表電位分布，圖3（a）單個接地網的電位分布，圖3（b）是兩個接地網中主接地網的電位分布。表5給出了均勻土壤下單個接地網地表、相臨接地網導體間距10 m時主接地網地表的最大地電位升、最大跨步電勢和最大接觸電勢。從圖3和表5可看出：均勻土壤下相臨接地網導體間距10 m時，相臨接地網使主接地網的地表電位有了一定的降低，最大跨步電勢和最大接觸電勢有一定的升高，但影響都不超過10%。相臨接地網雖然改善了主接地網的散流，但是也使得主接地網的散流更加不均勻。

圖3 均勻土壤下接地網上方的地表電位分布圖

表5 均勻土壤下單個和兩個接地網的部分參數計算值V

當土壤模型是雙層時，設上層土壤厚度10 m，上下層土壤電阻率分別是300和2 000 Ω·m。兩個接地網相臨導體間距20 m。圖4給出了雙層土壤下接地網上方的地表電位分布，圖4（a）是單個接地網的電位分布，圖4（b）是兩個接地網中主接地網的電位分布。表6給出了雙層土壤下單個接地網地表、相臨接地網導體間距20 m時主接地網地表的最大地電位升、最大跨步電勢和最大接觸電勢。從圖4和表6可看出：雙層土壤下相臨接地網導體間距20 m時，相臨接地網使主接地網的地表電位有了一定的降低，最大跨步電勢和最大接觸電勢有一定的升高，但是影響不超過10%，理由同上。

4 結論

從以上計算分析可看出，兩個相臨接地網之間的相互影響與接地網所處的土壤模型，兩個接地網相臨導體之間的間距以及兩個接地網的相對面積大小有關。

表6 雙層土壤下單個和兩個接地網的參數計算值V

（1）在均勻土壤下，兩個面積相近的接地網，當相臨導體的間距達到10 m時，相臨接地網對主接地網的接地阻抗模值影響不到10%；兩個面積相差很大的接地網，當相臨導體的間距達到20 m時，相臨接地網對主接地網的接地阻抗模值影響不到10%。

（2）在均勻土壤下，兩個面積相近的接地網，當相臨導體的間距達到10 m時，相臨接地網對主接地網上方的地表電位分布、最大跨步電勢和最大接觸電勢影響都不超過10%。

（3）在雙層土壤下，兩個面積相近的接地網，當相臨導體的間距達到20 m時，相臨接地網對主接地網的接地阻抗模值影響不到10%；相臨接地網對主接地網上方的地表電位分布、最大跨步電勢和最大接觸電勢影響都不超過10%。

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